JPH0153762B2 - - Google Patents
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- JPH0153762B2 JPH0153762B2 JP21375282A JP21375282A JPH0153762B2 JP H0153762 B2 JPH0153762 B2 JP H0153762B2 JP 21375282 A JP21375282 A JP 21375282A JP 21375282 A JP21375282 A JP 21375282A JP H0153762 B2 JPH0153762 B2 JP H0153762B2
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- chalcogen
- light
- chalcogen compound
- optical waveguide
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
本発明は光伝送システムの構成要素である光分
岐・光結合回路素子等として優れた新規な光導波
路に関する。 従来のこの種光導波路としては、オプテイカル
フアイバーを組合せたもの或いはガラス基板面に
真空蒸着、スパツタリング等の手段により、周囲
よりも高光屈折率を有する光通過ガラス部分を設
けた光導波路が知られている。しかし前者は高い
組立精度を要する上に機械的振動に弱く、後者は
光通過ガラス部と基板ガラスとの境界面の面精度
が悪く、光の散乱損失が大きいという欠点を有し
ている。 本願発明の目的は前記した欠点を解消した光導
波路を提供することにあり、その要旨はモル％で
Se65〜97％，Ga3〜35％を有する組成からなるカ
ルコゲン化合物に局部的に光を照射し、該照射部
分と非照射部分との間に光屈折率差を持たせたこ
とを特徴とするカルコゲン光導波路にある。 本願発明に用いられるカルコゲン化合物は特願
昭57―170653号として先に出願したもので、本カ
ルコゲン化合物を240℃以下の温度下で光照射す
ると結晶化して可視光透過率が減少し（ダークニ
ング現象という）、ダークニングしたものを240℃
以上に加熱するとガラス化して可視光透過率が増
大して元の状態に戻る（ブリーチング現象とい
う）という性質を有する物質である。 本願発明者等は本カルコゲン化合物の物性につ
いてさらに研究の結果、前記ダークニング時には
ブリーチング時に較べ光屈折率が大きいことを見
つけ、局部的にダークニングを起させることによ
つて光導波路が容易に製作出来ることを発明し、
ここに開示するものである。 本願発明に用いるカルコゲン化合物を240℃以
下の温度に加熱した状態で光を照射すると、化合
物のSeとGaの配合比率によつて第１表の通りダ
ークニング状態での光屈折率が増大する。 光導波路としての屈折率差は大きい程好ましい
が、Δnが0.003あれば実用に耐える。また本カル
コゲン化合物はブリーチング時またはダークニン
グ時において、可視領域の波長の光をかなり吸収
するが、波長800nm近辺の近赤外線に対しては吸
収が少いので近赤外光の光導波路に適している。
岐・光結合回路素子等として優れた新規な光導波
路に関する。 従来のこの種光導波路としては、オプテイカル
フアイバーを組合せたもの或いはガラス基板面に
真空蒸着、スパツタリング等の手段により、周囲
よりも高光屈折率を有する光通過ガラス部分を設
けた光導波路が知られている。しかし前者は高い
組立精度を要する上に機械的振動に弱く、後者は
光通過ガラス部と基板ガラスとの境界面の面精度
が悪く、光の散乱損失が大きいという欠点を有し
ている。 本願発明の目的は前記した欠点を解消した光導
波路を提供することにあり、その要旨はモル％で
Se65〜97％，Ga3〜35％を有する組成からなるカ
ルコゲン化合物に局部的に光を照射し、該照射部
分と非照射部分との間に光屈折率差を持たせたこ
とを特徴とするカルコゲン光導波路にある。 本願発明に用いられるカルコゲン化合物は特願
昭57―170653号として先に出願したもので、本カ
ルコゲン化合物を240℃以下の温度下で光照射す
ると結晶化して可視光透過率が減少し（ダークニ
ング現象という）、ダークニングしたものを240℃
以上に加熱するとガラス化して可視光透過率が増
大して元の状態に戻る（ブリーチング現象とい
う）という性質を有する物質である。 本願発明者等は本カルコゲン化合物の物性につ
いてさらに研究の結果、前記ダークニング時には
ブリーチング時に較べ光屈折率が大きいことを見
つけ、局部的にダークニングを起させることによ
つて光導波路が容易に製作出来ることを発明し、
ここに開示するものである。 本願発明に用いるカルコゲン化合物を240℃以
下の温度に加熱した状態で光を照射すると、化合
物のSeとGaの配合比率によつて第１表の通りダ
ークニング状態での光屈折率が増大する。 光導波路としての屈折率差は大きい程好ましい
が、Δnが0.003あれば実用に耐える。また本カル
コゲン化合物はブリーチング時またはダークニン
グ時において、可視領域の波長の光をかなり吸収
するが、波長800nm近辺の近赤外線に対しては吸
収が少いので近赤外光の光導波路に適している。
【表】
本発明の光導波路の形状は問わないが、ダーク
ニングさせるための光はカルコゲン化合物の表層
からあまり深くには到達しないので、カルコゲン
化合物は基体面上に薄膜状に形成したものが望ま
しい。また光を照射してダークニングさせる関係
から基体は光を通す板ガラスが望ましく、またカ
ルコゲン膜々厚コントロールが膜付着強度等の点
からカルコゲン膜は蒸着膜であることが好まし
い。またカルコゲン化合物は湿気に合うと劣化し
やすいので、表面コーテイングすることが望まし
く、コーテイング膜としてはパラキシリレン
ニングさせるための光はカルコゲン化合物の表層
からあまり深くには到達しないので、カルコゲン
化合物は基体面上に薄膜状に形成したものが望ま
しい。また光を照射してダークニングさせる関係
から基体は光を通す板ガラスが望ましく、またカ
ルコゲン膜々厚コントロールが膜付着強度等の点
からカルコゲン膜は蒸着膜であることが好まし
い。またカルコゲン化合物は湿気に合うと劣化し
やすいので、表面コーテイングすることが望まし
く、コーテイング膜としてはパラキシリレン
【式】を1.5μm
厚ぐらいに真空蒸着したものが光透過率、耐熱
性、膜強度、耐水性などの点から特に好ましい。 ダークニングさせる光の波長は300〜800nmの
範囲がよく、800nmよりも長波長の光ではダーク
ニングに長時間を要し、また300nmよりもも短波
長の光ではダークニングを起さない。またダーク
ニング時間短縮の点から、またダークニング状態
での結晶粒を微細化し、境界面での散乱を防ぐ点
からも光は強力なものが好ましく、光照射によつ
てカルコゲン化合物の温度が240℃以上に過熱さ
れるのを防ぐためにも赤外域の波長の光を含まな
い単色光源、例えばHe―Neレーザー、Arレー
ザーなどは特に好ましい。 本発明に用いるカルコゲン化合物は240℃以下
であれば高温である程光照射によるダークニング
時間が短縮できる。 しかし240℃を越えると瞬時にブリーチングが
起るので240℃以下でダークニングさせる必要が
あり、安全をみて200〜230℃でダークニングさせ
ることが好ましい。 本発明に用いるカルコゲン化合物中には不純物
として不本意ながら混入する成分以外に、Al，
Si，Ｐ，Ｓ，Ge，As，In，Sn，Sb，Te又はTl
から選ばれた１種ないし２種以上の元素が10mol
％以下までなら含まれても本発明のカルコゲン光
導波路の性能に悪影響を与えることはない。 実施例 １ Ga粉末、Se粉末（それぞれ99.999％純度）を
原子百分率において０：100，３：97，５：95，
10：90，20：80，30：70，35：65，40：60の割合
で混合し、各混合物を石英アンプルに封入し、真
空状態においてこれを1100℃、10時間加熱融解し
た後、急冷して成分比の異なる５種のGa―Se化
合物を得た。 次いでこれを取り出し粉砕して得られる５種の
粉末を順次蒸着源とし、真空蒸着装置でガラス基
板上にそれぞれ成分比の異なるGa―Seカルコゲ
ン化合物薄膜を形成させた。この時の蒸着条件は
基板温度：30℃、蒸着レート：50A／分、真空
度：２×10-5torrであり得られたGa―Seカルコ
ゲン化合物薄膜の厚味は5000Aであつた。更にこ
れら薄膜が堆積したガラス基板を別の真空蒸着装
置に移し、基板温度を25〜30℃に維持した上、１
×10-3torrの真空度でパラキシリレンを蒸着源と
し、当該薄膜上にパラキシリレンの保護膜を被覆
させた。この時のパラキシリレンの厚味は約
1.5μmであつた。 上記の様に調整した成分比の異なる８種類の
Ga―Seカルコゲン化合物薄膜の屈折率変化を調
べたものが第１図であり、当該薄膜の屈折率が約
3.6〜2.7と変化している。 次いで上記８種類の成分比のGa―Seカルコゲ
ン化合物薄膜につき、キセノンランプ（強度
100mw／cm2）を照射しつつ210℃に加熱した。 この照射および加熱により当該薄膜は、その透
過色が橙色から黒褐色に変化することが認められ
た。この現象はカルコゲン材料によく見られるダ
ークニング（darkening）である。 同時に得られる薄膜の屈折率も変化する。上記
８種類のGa―Seカルコゲン化合物薄膜の光・熱
処理前後の屈折率変化を第１表に示す。 さらに、ブリーチング状態にある８種類の成分
比のGa―Seカルコゲン化合物薄膜のうち、
Ga0.1Se0.9の組成よりなりパラキシリレンを積層
したカルコゲンガラス薄膜サンプルを第２図に示
すように室温下でHe―Neレーザー光線（λ＝
6328Å）をレンズで絞り（スポツト径100μ）微
小領域にピントを合わせ、任意の光回路パターン
状に照射すると、この微小領域においてダークニ
ングによる結晶化現象が現われ、この微小領域の
屈折率が光を受けていない部分の屈折率に比べ、
第１表で示した様な変化幅で増大した。このよう
な操作を行なうことにより容易に任意の光回路パ
ターン導波路を形成できることもわかる。 以上から本願発明のカルコゲン光導波路は単に
光を照射するだけで自由自在なパターンの光導波
路となり、かつ従来の真空蒸着法等と較べて境界
面精度の良いしたがつて光散乱損失の少い光導波
路であることが判る。
性、膜強度、耐水性などの点から特に好ましい。 ダークニングさせる光の波長は300〜800nmの
範囲がよく、800nmよりも長波長の光ではダーク
ニングに長時間を要し、また300nmよりもも短波
長の光ではダークニングを起さない。またダーク
ニング時間短縮の点から、またダークニング状態
での結晶粒を微細化し、境界面での散乱を防ぐ点
からも光は強力なものが好ましく、光照射によつ
てカルコゲン化合物の温度が240℃以上に過熱さ
れるのを防ぐためにも赤外域の波長の光を含まな
い単色光源、例えばHe―Neレーザー、Arレー
ザーなどは特に好ましい。 本発明に用いるカルコゲン化合物は240℃以下
であれば高温である程光照射によるダークニング
時間が短縮できる。 しかし240℃を越えると瞬時にブリーチングが
起るので240℃以下でダークニングさせる必要が
あり、安全をみて200〜230℃でダークニングさせ
ることが好ましい。 本発明に用いるカルコゲン化合物中には不純物
として不本意ながら混入する成分以外に、Al，
Si，Ｐ，Ｓ，Ge，As，In，Sn，Sb，Te又はTl
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％以下までなら含まれても本発明のカルコゲン光
導波路の性能に悪影響を与えることはない。 実施例 １ Ga粉末、Se粉末（それぞれ99.999％純度）を
原子百分率において０：100，３：97，５：95，
10：90，20：80，30：70，35：65，40：60の割合
で混合し、各混合物を石英アンプルに封入し、真
空状態においてこれを1100℃、10時間加熱融解し
た後、急冷して成分比の異なる５種のGa―Se化
合物を得た。 次いでこれを取り出し粉砕して得られる５種の
粉末を順次蒸着源とし、真空蒸着装置でガラス基
板上にそれぞれ成分比の異なるGa―Seカルコゲ
ン化合物薄膜を形成させた。この時の蒸着条件は
基板温度：30℃、蒸着レート：50A／分、真空
度：２×10-5torrであり得られたGa―Seカルコ
ゲン化合物薄膜の厚味は5000Aであつた。更にこ
れら薄膜が堆積したガラス基板を別の真空蒸着装
置に移し、基板温度を25〜30℃に維持した上、１
×10-3torrの真空度でパラキシリレンを蒸着源と
し、当該薄膜上にパラキシリレンの保護膜を被覆
させた。この時のパラキシリレンの厚味は約
1.5μmであつた。 上記の様に調整した成分比の異なる８種類の
Ga―Seカルコゲン化合物薄膜の屈折率変化を調
べたものが第１図であり、当該薄膜の屈折率が約
3.6〜2.7と変化している。 次いで上記８種類の成分比のGa―Seカルコゲ
ン化合物薄膜につき、キセノンランプ（強度
100mw／cm2）を照射しつつ210℃に加熱した。 この照射および加熱により当該薄膜は、その透
過色が橙色から黒褐色に変化することが認められ
た。この現象はカルコゲン材料によく見られるダ
ークニング（darkening）である。 同時に得られる薄膜の屈折率も変化する。上記
８種類のGa―Seカルコゲン化合物薄膜の光・熱
処理前後の屈折率変化を第１表に示す。 さらに、ブリーチング状態にある８種類の成分
比のGa―Seカルコゲン化合物薄膜のうち、
Ga0.1Se0.9の組成よりなりパラキシリレンを積層
したカルコゲンガラス薄膜サンプルを第２図に示
すように室温下でHe―Neレーザー光線（λ＝
6328Å）をレンズで絞り（スポツト径100μ）微
小領域にピントを合わせ、任意の光回路パターン
状に照射すると、この微小領域においてダークニ
ングによる結晶化現象が現われ、この微小領域の
屈折率が光を受けていない部分の屈折率に比べ、
第１表で示した様な変化幅で増大した。このよう
な操作を行なうことにより容易に任意の光回路パ
ターン導波路を形成できることもわかる。 以上から本願発明のカルコゲン光導波路は単に
光を照射するだけで自由自在なパターンの光導波
路となり、かつ従来の真空蒸着法等と較べて境界
面精度の良いしたがつて光散乱損失の少い光導波
路であることが判る。
第１図は本願発明に用いるカルコゲン化合物の
Se：Gaの含有比率を変化させた場合の屈折率変
化を示したグラフ。第２図は基板上に形成したカ
ルコゲン薄膜に光を照射して本発明の導波路を形
成する方法を表した図で、１：カルコゲン化合物
薄膜層、２：パラキシリレン保護膜、３：ガラス
基板、４：レーザービーム、５：集光レンズ、
６：集光スポツトである。
Se：Gaの含有比率を変化させた場合の屈折率変
化を示したグラフ。第２図は基板上に形成したカ
ルコゲン薄膜に光を照射して本発明の導波路を形
成する方法を表した図で、１：カルコゲン化合物
薄膜層、２：パラキシリレン保護膜、３：ガラス
基板、４：レーザービーム、５：集光レンズ、
６：集光スポツトである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ モル％でSe65〜97％，Ga3〜35％を有する組
成からなるカルコゲン化合物に局部的に、波長が
300〜800nmの光を240℃以下の温度のもとで照射
し、該照射部分と非照射部分との間に光屈折率差
を持たせたことを特徴とするカルコゲン光導波
路。 ２ 前記カルコゲン化合物が、基体面上に薄膜状
に形成されたカルコゲン化合物である特許請求の
範囲第１項記載のカルコゲン光導波路。 ３ 前記カルコゲン化合物が板ガラス面上に薄膜
状に蒸着されたカルコゲン化合物である特許請求
の範囲第２項記載のカルコゲン光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21375282A JPS59104608A (ja) | 1982-12-06 | 1982-12-06 | カルコゲン光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21375282A JPS59104608A (ja) | 1982-12-06 | 1982-12-06 | カルコゲン光導波路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59104608A JPS59104608A (ja) | 1984-06-16 |
| JPH0153762B2 true JPH0153762B2 (ja) | 1989-11-15 |
Family
ID=16644433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21375282A Granted JPS59104608A (ja) | 1982-12-06 | 1982-12-06 | カルコゲン光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59104608A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9511871D0 (en) * | 1995-06-12 | 1995-08-09 | Secr Defence | Microstructures in chalcogen-containing glasses |
| US6928224B2 (en) * | 2001-03-09 | 2005-08-09 | Corning Incorporated | Laser-induced crystallization of transparent glass-ceramics |
-
1982
- 1982-12-06 JP JP21375282A patent/JPS59104608A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59104608A (ja) | 1984-06-16 |
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